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Ms. Alexandre M. M. P. Ferreira PROFICIÊNCIA EM MATEMÁTICA Razão e Proporção 2 Sumário Razão e Proporção .................................................................................................. 3 Números Diretamente Proporcionais ..................................................................................... 5 Números Inversamente Proporcionais ................................................................................... 6 Regra de Três ........................................................................................................................... 8 Porcentagem ............................................................................................................. 11 Bibliografia ........................................................................................................... 13 3 Razão e Proporção Nesta unidade iremos estudar uma ferramenta matemática muito utilizada na nossa vida prática, chamada razão. A razão é utilizada para realizar comparação entre duas grandezas, desde que as duas estejam na mesma unidade de medida. A origem da palavra razão vem do latim e significa a divisão ou o quociente entre dois números x e y. É simbolizada matematicamente por x : y ou . Exemplo José, Roberto e Letícia possuem R$ 240,00, R$ 120,00 e R$ 40,00, respectivamente. Como podemos notar, José possui mais dinheiro que Roberto, e este, mais que Letícia. Mas quanto exatamente José tem a mais que Roberto e este a mais que Letícia? Para responder a essas perguntas, nós usamos a razão (divisão) entre o valor em dinheiro que tem José pelo valor em dinheiro que Roberto possui. Isto é: Agora se quisermos saber quantas vezes mais dinheiro Roberto tem em relação à Letícia, qual seria a resposta? A resposta correta seria 3 vezes, pois: Portanto, na matemática, a RAZÃO é a divisão entre dois números e serve para compará-los. A razão de 480 para 240 é 480/240, que é igual a 2. A razão de 60 para 20 é 60/20, que é igual a 3. A razão de 3.600 para 2.400 é 3.600/2.400, que é igual a 1,5. Razão Inversa Na matemática, existe o que chamamos de razão inversa, isto é, quando invertemos a ordem da divisão. Vejamos os exemplos: A razão de 480 para 240 é 480/240, que é igual a 2. E a sua razão inversa é 240/480, que é igual a 0,5. A razão de 60 para 20 é 60/20, que é igual a 3.E a sua razão inversa é 20/60, que é igual a 0,33... A razão de 3.600 para 2.400 é 3.600/2.400, que é igual a 1,5.E a sua razão inversa é 2400/3600, que é igual a 0,66... 4 b) extremos 5 e 1/10; meios: 6 e 1/12 A razão é usada em escala de mapas e plantas, por isso, é muito utilizada nas áreas de engenharia, arquitetura e geografia (cartografia). Proporção Agora que sabemos o que é razão, vamos avançar um pouco mais e conhecer o cálculo de proporção, que é muito útil em nossa vida cotidiana. A proporção nada mais é que uma igualdade entre duas razões. Vejamos o exemplo: A razão de 24 para 12 ( ) é igual a 2. A razão de 14 para 7 ( ) é igual a 2. Portanto, as razões ( ) e ( ) têm o mesmo valor, isto é, ( ) = ( ) forma uma proporção. Matematicamente podemos dizer que: Dados quatro números x, y, z e t, todos diferentes de zero, consideramos uma proporção quando, nessa ordem, a razão x/y é igual à razão z/t, isto é: Vejamos a nomenclatura matemática para os componentes da proporção: x : y = z : t ou recebem o nome de extremos x e t e meios y e z. Exemplos Dadas as proporções abaixo, identifique para cada uma delas os extremos e os meios: a) extremos: 26 e 7; meios: 13 e 14 Propriedade Fundamental Uma das propriedades fundamentais das proporções é a “famosa” regra da multiplicação em “cruz”, que diz: O produto (multiplicação) dos extremos (x e t) é igual ao produto dos meios (y e z), isto é, x.t = y.z. 5 Exemplos Dadas as proporções abaixo, calcule o produto dos extremos e o produto dos meios e verifique se a proporção é verdadeira: a) Produto dos extremos: 420; produto dos meios: 420; A proporção é verdadeira, pois o produto dos extremos é igual ao produto dos meios. b) Produto dos extremos: -1296; produto dos meios: 1152; A proporção é falsa, pois o produto dos extremos é diferente do produto dos meios. Números Diretamente Proporcionais Vejamos os números da seguinte sequência (sucessão): 4, 12, 20, 36. Agora observe os números de outra sequência: 2, 6, 10, 18. Nota-se que os números da primeira sequência são o dobro dos números da segunda, ou seja, a razão de cada termo (número) da primeira pelo seu correspondente (o número que está localizado na mesma ordem da primeira) da segunda é sempre o mesmo (2), isto é: 4 : 2 = 12 : 6 = 20 : 10 = 36 : 18 = 2 Vejamos a nomenclatura matemática para os componentes dos números diretamente proporcionais: Os números da sucessão x, y, z, t... são diretamente proporcionais aos números x’, y’, z’, t’... quando a razão (divisão) de cada termo da primeira sucessão pelo termo correspondente da segunda sucessão é sempre igual: x : x’ = y : y’ = z : z’ = t : t’ = ... = constante Essa constante recebe o nome de fator de proporcionalidade. 6 Exemplos Dada a seguinte sucessão 3, 4, 5, 6, 7. Quais das sucessões abaixo são formadas com números diretamente proporcionais aos da sucessão dada? a) 6, 8, 10, 12, 14 Portanto a sucessão 6, 8, 10, 12, 14 é diretamente proporcional à sucessão 3, 4, 5, 6, 7. Com o fator de proporcionalidade igual a ou 0,5. b) 9, 12, 15, 18, 21 Portanto a sucessão 9, 12, 15, 18, 21 é diretamente proporcional à sucessão 3, 4, 5, 6, 7. Com o fator de proporcionalidade igual a ou 0,33... c) 7, 6, 5, 4, 3 Portanto a sucessão 7, 6, 5, 4, 3 não é diretamente proporcional à sucessão 3, 4, 5, 6, 7. Números Inversamente Proporcionais Vejamos os números da sequência (sucessão): 4, 6, 8, 12. Agora observe os números de outra sucessão: 6, 4, 3, 2. Nota-se que o produto (multiplicação) de cada termo (número) da primeira pelo seu correspondente (o número que está localizado na mesma ordem da primeira) da segunda é sempre o mesmo (24), isto é: 4 . 6 = 6 . 4 = 3 . 8 = 12 . 2 = 24 Ou, ainda, a razão de cada termo da primeira sucessão pelo inverso (lembrando que inverso é trocar a ordem do numerador com o denominador) do termo correspondente da segunda sucessão é o mesmo, isto é: 4 : 1/6 = 6 : 1/4 = 3 : 1/8 = 12 : 1/2 = 24 7 Por causa disso, chamamos os números da primeira sucessão 4, 6, 3, 12 de inversamente proporcionais aos números da segunda sucessão 6, 4, 8, 2, e o fator de proporcionalidade é 24. Vejamos a nomenclatura matemática para os componentes dos números inversamente proporcionais: Os números da sucessão x, y, z, t... são inversamente proporcionais aos números x’, y’, z’, t’... quando o produto (multiplicação) de cada termo da primeira sucessão pelo termo correspondente da segunda sucessão é sempre igual: x . x’ = y . y’ = z . z’ = t . t’ = ... = constante Essa constante recebe o nome de fator de proporcionalidade. Observação: Equivale dizer que: a razão (divisão) de cada termo da primeira sucessão pelo inverso do termo correspondente da segunda sucessão é sempre igual: x : 1/x’ = y : 1/y’ = z : 1/z’ = t : 1/t’ = ... = constante Exemplos Dada a seguinte sucessão 1, 3, 5, 10. Quaisdas sucessões abaixo são formadas com números inversamente proporcionais aos da sucessão dada? a) 60, 20, 12, 6 1 x 60 = 3 x 20 = 5 x 12 = 10 x 6 = 60 Portanto a sucessão 6, 8, 10, 12, 14 é diretamente proporcional à sucessão 3, 4, 5, 6, 7. Com o fator de proporcionalidade igual a ou 0,5. b)10, 5, 3, 1 1 x 10 ≠ 3 x 5 Portanto a sucessão 10, 5, 3, 1 não é inversamente proporcional à sucessão 1, 3, 5, 10, pois basta uma das multiplicações ser diferente das outras. c) 30, 10, 6, 3 1 x 30 = 3 x 10 = 5 x 6 = 10 x 3 = 30 Portanto a sucessão 30, 10, 6, 3 é inversamente proporcional à sucessão 1, 3, 5, 10. Com o fator de proporcionalidade igual a 30. 8 Duas grandezas são chamadas de grandezas diretamente proporcionais quando a razão entre os valores da primeira grandeza e os valores correspondentes da segunda é sempre igual. Regra de Três Para resolver problemas que envolvam grandezas direta ou inversamente proporcionais, utilizamos a regra prática denominada "regra de três". Primeiramente vamos entender o que são grandezas direta e inversamente proporcionais para depois aplicar a regra de três para resolução de problemas. Grandezas Diretamente Proporcionais Vejamos o seguinte caso: Laura está na padaria do “seu” Manuel e pretende comprar uns pães que custam R$ 0,30 cada. Quanto Laura vai gastar? Pois bem, como saberemos quanto Laura vai gastar se não conhecemos a quantidade de pães que ela levará? Tudo dependerá do número de pães comprados. Vamos observar a tabela que mostra como podem variar o número de pães e o valor. Nº de pães Preço (R$) 1 0,30 2 0,60 3 0,90 4 1,20 5 1,50 6 1,80 7 2,10 8 2,40 9 2,70 Como podemos perceber, a quantidade de pães é variável, e o valor também é variável. Mas observe que a razão entre o número de pães e seu valor é sempre a mesma: 1 : 0,30 = 2 : 0,60 = 3 : 0,90 = 4: 1,20 = 5 : 1,5 = ... = 9 : 2,70 Por isso, falamos que a grandeza (aquilo que pode ser medido) número de pães e a grandeza valor dos pães são grandezas diretamente proporcionais. Portanto: Observação: Em termos práticos, dizemos que duas grandezas são diretamente proporcionais quando o que acontece com a primeira grandeza também acontece com a segunda, isto é, se a primeira grandeza aumenta de valor, a segunda também aumenta, e vice-versa. 9 Duas grandezas são chamadas de grandezas inversamente proporcionais quando o produto entre os valores da primeira grandeza e os valores correspondentes da segunda é sempre igual. Grandezas Inversamente Proporcionais Vejamos o seguinte caso: Laura comprou 60 pães na padaria do “seu” Manuel, levou-os para casa e distribuiu- os entre os amigos, dando a mesma quantidade para cada um. Quantos pães cada um deles ganhou? Pois bem, como saberemos quanto cada um ganhou se não conhecemos a quantidade de amigos aos quais Laura distribuiu? Tudo dependerá do número de amigos que Laura possui. Vamos observar a tabela que mostra como pode variar o número de pães dependendo do número de amigos: Nº de amigos Nº de pães 1 60 2 30 3 20 4 15 5 12 6 10 Como podemos perceber, o número de pães dados a cada amigo é variável, e o número de amigos que Laura pode ter também é variável. Mas observe que o produto entre o número de amigos e o número de pães que cada um recebe é sempre o mesmo: 1 . 60 = 2 . 30 = 3 . 20 = 4. 15 = 5 . 12 = 6 . 10 Por isso, falamos que a grandeza (aquilo que pode ser medido) número de amigos e a grandeza número de pães são grandezas inversamente proporcionais. Portanto: Observação: Em termos práticos, dizemos que duas grandezas são inversamente proporcionais quando o que acontece com a primeira grandeza é o inverso do que acontece com a segunda, isto é, se a primeira grandeza aumenta de valor, a segunda diminui, e vice-versa. 10 Regra de Três Simples Como já foi dito no início da unidade, a regra de três é uma regra prática da matemática muito útil para resoluções de problemas que envolvem grandezas diretamente ou inversamente proporcionais. Basicamente, a regra de três simples é um método prático para resolver problemas que envolvam quatro valores, dos quais conhecemos três deles. Portanto, podemos determinar o valor desconhecido a partir dos três já conhecidos. Para utilizar a regra de três para resolver problemas é necessário executar cinco etapas. São elas: 1ª Etapa: Identificar as grandezas envolvidas no problema. 2ª Etapa: Montar uma tabela, agrupando as grandezas da mesma espécie em colunas e mantendo na mesma linha as grandezas de espécies diferentes em correspondência. 3ª Etapa: Identificar se as grandezas são diretamente ou inversamente proporcionais. 4ª Etapa: Montar a proporção. 5ª Etapa: Resolver a equação. Vejamos o seguinte caso: Márcia comprou 8 m de tecido por R$ 32,00. Quanto pagará por 10 m do mesmo tecido? 1ª) Etapa: Identificar as grandezas envolvidas no problema. Como podemos perceber, há duas grandezas envolvidas neste problema. Isto é, o número de metros de tecido e o valor pago por ele. 2ª) Etapa: Montar uma tabela, agrupando as grandezas da mesma espécie em colunas e mantendo na mesma linha as grandezas de espécies diferentes em correspondência. Quantidade de tecido (metro) Valor a ser pago (reais) 8 32 10 x 11 3ª) Etapa: Identificar se as grandezas são diretamente ou inversamente proporcionais. Nota-se que, se o número de metros aumenta, o valor gasto por Márcia também aumenta, logo podemos concluir que as duas grandezas são diretamente proporcionais (pois uma grandeza aumenta e a outra também aumenta, isto é, acontece a mesma coisa com elas). 4ª) Etapa: Montar a proporção (como as grandezas são diretamente proporcionais, a razão entre os valores da primeira grandeza e os valores correspondentes da segunda é sempre igual). 5ª) Etapa: Resolver a equação 8x = 32 . 10 (multiplicação em “cruz”) 8x = 320 x x = 40 Portanto, o valor a ser pago pelos 10 metros de tecido é de R$ 40,00. Porcentagem A porcentagem é um exemplo clássico de regra de três simples, na qual as grandezas envolvidas são diretamente proporcionais, logo podemos usar o dispositivo prático para dispor as grandezas, utilizando a multiplicação em “cruz” para montar a equação e, depois, resolvendo a equação para descobrir o valor desejado (ou desconhecido). Exemplo Nivaldo foi comprar uma calça que custava R$ 21,00 e conseguiu um desconto de 7%. De quantos reais foi o desconto? Quanto Nivaldo pagou pela calça? 1ª) Etapa: Identificar as grandezas envolvidas no problema. Como podemos perceber, há duas grandezas envolvidas neste problema. Isto é, o valor da calça e a porcentagem. 12 2ª) Etapa: Montar uma tabela, agrupando as grandezas da mesma espécie em colunas e mantendo na mesma linha as grandezas de espécies diferentes em correspondência. Valor da Calça (em reais) Porcentagem 21 100 x 7 3ª) Etapa: Identificar se as grandezas são diretamente ou inversamente proporcionais. Nota-se que, se o valor da calça aumenta, a porcentagem também aumenta, logo podemos concluir que as duas grandezas são diretamente proporcionais (pois uma grandeza aumenta e a outra também aumenta, isto é, acontece a mesma coisa com elas). 4ª) Etapa: Montar a proporção (como as grandezas são diretamente proporcionais, a razão entre os valores da primeira grandeza e os valores correspondentes da segunda é sempre igual). 5ª) Etapa: Resolver a equação. 100x = 21.7 100x = 147 X= X= 1,47 Portanto, o valor do desconto de 7% é R$ 1,47, e o valor da calça com desconto é R$ 19,53 (21 –1,47). 13 Bibliografia GIOVANNI, J. R.; BONJORNO, J. R. & GIOVANNI JR., J. R. Matemática fundamental: 2º grau. São Paulo: FTD, 1994.IEZZI, Gelson. Fundamentos de matemática elementar: conjuntos e funções v. 1. São Paulo: Atual, 2002. MACHADO, Antônio dos Santos. Matemática: conjuntos e funções. 2ª ed. São Paulo: Atual,1988.
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